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Die Erfindung betrifft einen Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt, insbesondere in einem Fahrzeug, mit einer Gurtspule, wenigstens einer Kraftbegrenzungseinrichtung, einem Gurtstraffer mit einem Antrieb und einer Antriebswelle, die den Gurtstraffer im Rückhaltefall antreibt.
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Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt in einem Fahrzeug haben einen Gurtstraffer, der bei einer plötzlichen Verzögerung den Sicherheitsgurt straffen kann, um eine Gurtlose zu beseitigen. Der Gurtstraffer kann mit der Gurtspule gekoppelt werden und diese drehen, sodass das Gurtband auf der Gurtspule aufgewickelt wird. Um ein zu starkes Anwachsen der durch den Sicherheitsgurt bei einer Fahrzeugverzögerung auf den Fahrzeuginsassen wirkenden Belastung zu vermeiden, sind zudem Kraftbegrenzer bekannt, die ab einer definierten am Gurtband anliegenden Auszugskraft einen begrenzten Gurtbandauszug ermöglichen. Solche Kraftbegrenzer sind direkt an der Gurtspule angeordnet und ermöglichen ab einem bestimmten, an der Gurtspule aus der Auszugskraft des Gurtbandes resultierenden Drehmoment eine Drehung der Gurtspule.
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Aus dem Stand der Technik sind für Gurtaufroller zwei Kraftbegrenzungseinrichtungen bekannt: Torsionsstabstraffer und Achsstraffer. Torsionsstabstraffer haben den Nachteil, dass der Torsionsstab an der Sperrseite angreift, d.h. an der Seite des Gurtaufrollers, an der der Sperrmechanismus die Gurtspule im Rückhaltefall blockiert. Hierdurch kommt es im Rückhaltefall zu einer hohen einseitigen Belastung des Gurtaufrollers, die in der Konstruktion des Gurtaufrollers berücksichtigt werden muss und einen vergleichsweise hohen Aufwand zum Kompensieren der Kräfte erfordert. Achsstraffer auf der anderen Seite weisen durch ihren symmetrischen Aufbau zwar eine bessere Krafteinleitung in die Gurtspule auf, haben jedoch den Nachteil, dass der Achsstraffer für die Kraftbegrenzung verzögert anspricht. Hierdurch kommt es beim Übergang vom Straffen in die Kraftbegrenzung zu einem Kraftabfall bzw. einer Kraftüberhöhung, die die auf den Fahrzeuginsassen wirkende Belastung verstärken.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gurtaufroller mit einem Gurtstraffer und einer Kraftbegrenzungseinrichtung bereitzustellen, der im Rückhaltefall weniger stark belastet wird und die auf den Fahrzeuginsassen wirkende Belastung verringert.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Gurtaufroller für einen Sicherheitsgurt, insbesondere in einem Fahrzeug, mit einer Gurtspule, wenigstens einer Kraftbegrenzungseinrichtung, einem Gurtstraffer mit einem Antrieb und einer Antriebswelle vorgesehen, die den Gurtstraffer im Rückhaltefall antreibt. Die Antriebswelle ist, insbesondere ausschließlich, über die Kraftbegrenzungseinrichtung mit der Gurtspule antriebsmäßig gekoppelt, wobei die Kraftbegrenzungseinrichtung zwei Stirnflächen umfasst, die drehmomentübertragend aneinander anliegenden und sich bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzdrehmoments relativ zueinander bewegen und das übertragene Drehmoment begrenzen.
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Alternativ ist es auch möglich, die drehmomentübertragenden Flächen nicht axial, sondern radial hintereinanderliegend anzuordnen. Dies kann beispielsweise über entsprechend dimensionierte Ringflächen erfolgen.
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Die Antriebswelle ist ein fester, im Wesentlichen nicht tordierbarer Stab, der mit der Gurtspule nicht direkt, sondern über die Kraftbegrenzungseinrichtung antriebsmäßig verbunden ist. Im Rückhaltefall treibt der Gurtstraffer die Antriebswelle an. Die Antriebswelle überträgt mittels der Kraftbegrenzungseinrichtung die Rotation auf die Gurtspule, wodurch eine Straffung des Sicherheitsgurts erfolgt. Die Kraftbegrenzungseinrichtung gewährleistet, dass die Antriebswelle und die Gurtspule entkoppeln, wenn das anliegende Drehmoment größer oder gleich einem Grenzdrehmoment ist, indem sich die beiden drehmomentübertragend aneinander anliegenden Stirnflächen zueinander verdrehen. Auf diese Weise wird eine Rotation der Gurtspule zugelassen und die maximale Kraft, die auf den Sicherheitsgurt und damit auf den Fahrzeuginsassen wirkt, wird durch die Kraftbegrenzungseinrichtung begrenzt. Über die aneinander anliegenden Stirnflächen steht die Antriebswelle permanent in Kontakt mit der Gurtspule, sodass Drehmomente bis zum Grenzdrehmoment ohne Verzögerung übertragen werden. Hierdurch hat die Kraftbegrenzung ein sehr gutes Ansprechverhalten, wodurch Kraftüberhöhungen sowie Kraftabfälle vermieden werden und der Gurtaufroller einen besonders gleichmäßigen Kraftverlauf im Rückhaltefall aufweist, der zu einer schonenderen Belastung des Fahrzeuginsassen führt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Kraftbegrenzungseinrichtung eine Rutschkupplung, insbesondere mit einem Reibelement und einem Federelement, die die Stirnflächen aufweisen. Die Rutschkupplung ist eine drehmomentschaltende Sicherheitskupplung, die ab einem bestimmten Mindestwert des Drehmoments öffnet. Das Reibelement ist vorzugsweise scheibenförmig, kann aber auch eine beliebige geeignete Form mit entsprechenden Stirnflächen aufweisen. Diese Gestaltung ermöglicht einen sehr effizienten und kostengünstigen Aufbau des Gurtaufrollers.
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Das Federelement ist vorzugsweise drehfest mit der Gurtspule verbunden, insbesondere über eine Verzahnung, um Drehmomente verlustfrei und direkt auf die Gurtspule zu übertragen. Eine Verzahnung ist vorteilhaft, da auf diese Weise mit geringem Aufwand eine sichere Verbindung gewährleistet werden kann.
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Das Federelement kann eine Tellerfeder sein. Tellerfedern haben den Vorteil, dass sie sehr kompakt sind sowie eine hohe Federkraft und/oder eine große Stirnfläche breitstellen können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Kraftbegrenzungseinrichtung ein Deformationselement, insbesondere ein oder mehrere Wellenscheiben, die die Stirnflächen aufweisen. Im Sinne der Erfindung wird unter einer Wellenscheibe insbesondere eine Scheibe verstanden, die in axialer Richtung vorzugsweise wellenförmige Unebenheiten aufweist. Die Unebenheiten bewirken, dass sich mehrere koaxial aneinander anliegende Wellenscheiben verformen, insbesondere plastisch, wenn diese bei konstantem Abstand zueinander um ihre axiale Achse verdreht werden. Auf diese Weise kann kinetische Energie, die durch ein Zugübertragungsmittel übertragen wird, in Energie zur Verformung des Deformationselements umgewandelt werden, wodurch Belastungsspitzen im Sicherheitsgurt abgefangen werden können. Deformationselemente haben den Vorteil, dass mit ihnen auch große Drehmomente übertragbar sind. Ferner können über das Material sowie die Gestaltung der Deformationselemente, beispielsweise der Unebenheiten der Wellenscheibe, die Verformungseigenschaften und damit die Eigenschaften der Kraftbegrenzung eingestellt werden.
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Eines der Deformationselemente ist vorzugsweise drehfest mit der Gurtspule verbunden, insbesondere über eine Verzahnung, und ein weiteres mit der Antriebswelle. Hierdurch werden die Drehmomente jeweils verlustfrei und direkt auf die Gurtspule bzw. die Antriebswelle übertragen. Mittels einer Verzahnung kann mit geringem Aufwand eine einfache Befestigung und sichere Verbindung gewährleistet werden.
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Die Antriebswelle kann sich durch die Gurtspule hindurch erstrecken und insbesondere koaxial zur Gurtspule angeordnet sein. Somit ist die Antriebswelle platzsparend angeordnet und weist mit der Gurtspule eine gemeinsame Rotationsachse auf. Ferner kann die Antriebswelle stabiler gelagert sein, indem an beiden Enden der Gurtspule ein Lager für die Antriebswelle vorgesehen ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Antriebswelle, insbesondere an einem ersten Ende, ein Antriebselement, insbesondere eine Turbine, die vom Antrieb im Rückhaltefall in Drehung versetzt wird. Das Antriebselement stellt eine effektive Kraftübertragung vom Antrieb auf die Antriebswelle sicher. Indem das Antriebselement an einem Ende der Antriebswelle angeordnet ist, kann der Gurtaufroller besonders kompakt gestaltet sein.
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Die Kraftbegrenzungseinrichtung kann am ersten Ende der Antriebswelle angeordnet sein, insbesondere zwischen dem Antriebselement und der Gurtspule. Hierdurch ist der Kraftflussweg zwischen Antriebselement und Gurtspule besonders kurz und das Ansprechverhalten sehr gut.
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Die Antriebswelle ist vorzugsweise drehbar in der Gurtspule gelagert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Antriebswelle ausschließlich über die Kraftbegrenzungseinrichtung mit der Gurtspule antriebsmäßig gekoppelt ist und bei Überschreiten eines Grenzdrehmoments von dieser entkoppelt. Die Lagerung der Antriebswelle in der Gurtspule führt zudem zu einem sehr kompakten, stabilen und kostengünstigen Aufbau des Gurtaufrollers.
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Es ist von Vorteil, wenn der Gurtaufroller zwei Kraftbegrenzungseinrichtungen aufweist, die an entgegengesetzten axialen Enden der Gurtspule angeordnet sind und insbesondere an die Gurtspule angrenzen. Durch diesen symmetrischen Aufbau werden die im Rückhaltefall wirkenden Kräfte auf beide axialen Enden der Gurtspule verteilt. Dies führt zu einer geringeren Belastung und zu einem gleichmäßigeren Kraftverlauf im Rückhaltefall durch eine verbesserte Stabilität des Gurtaufrollers.
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Um im Rückhaltefall einen weiteren Auszug des Sicherheitsgurtes zu verhindern, umfasst der Gurtaufroller einen Sperrmechanismus, insbesondere mit einer Sperrklinke, der die Antriebswelle in Abrollrichtung sperren kann. Hierdurch wird die Antriebswelle in Abrollrichtung blockiert, sodass ein Auszug des Sicherheitsgurtes nur dann erfolgen kann, wenn die Kraft ausreichend hoch ist, um die Kraftbegrenzung der Kraftbegrenzungseinrichtung zu aktivieren und somit die Antriebswelle von der Gurtspule zu entkoppeln.
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Vorzugsweise sind der Gurtstraffer und der Sperrmechanismus an zueinander entgegengesetzten axialen Enden der Antriebswelle angeordnet. Im Sinne der Erfindung sind der Gurtstraffer und der Sperrmechanismus dann an zueinander entgegengesetzten axialen Enden der Antriebswelle angeordnet, wenn jeweils die in die Antriebswelle eingeleitete Kraft des Gurtstraffers bzw. des Sperrmechanismus an entgegengesetzten axialen Enden der Antriebswelle angreifen, unabhängig davon, wie der Gurtstraffer tatsächlich aufgebaut und am Gurtaufroller angeordnet ist. Das bedeutet, die Sperrseite und die Strafferseite des Gurtaufrollers sind an entgegengesetzten axialen Enden der Antriebswelle angeordnet. Auf diese Weise greifen die im Rückhaltefall wirkenden Kräfte verteilt an der Antriebswelle an, wodurch die Belastung der Antriebswelle verringert ist und eine bessere Kraftübertragung gewährleistet werden kann. Ferner kann der Gurtstraffer durch diesen Aufbau sehr raumsparend gestaltet sein.
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Die wenigstens eine Kraftbegrenzungseinrichtung ist vorzugsweise im Kraftflussweg zwischen dem Sperrmechanismus und der Gurtspule angeordnet, um sicherzustellen, dass die Kraftbegrenzung bei Auslösen des Sperrmechanismus und damit Blockieren der Antriebswelle greift, falls ein ausreichend großes Drehmoment zum Auslösen der Kraftbegrenzung erreicht wird.
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Die Kraftbegrenzungseinrichtung kann zumindest abschnittsweise in der Gurtspule angeordnet sein, insbesondere bei einer Gurtspule mit einem axialen Hohlraum, wodurch der Gurtaufroller sehr kompakt gestaltet sein kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer perspektivischen Ansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers ohne Gehäuse und mit einzelnen exponiert dargestellten Bauteilen,
- - 2 in einer Schnittansicht den Gurtaufroller aus 1 mit Gehäuse,
- - 3 in einer Explosionsdarstellung den Gurtaufroller aus 2,
- - 4 in einer Schnittansicht eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers, und
- - 5 in einer Explosionsdarstellung einzelne Bauteile des Gurtaufrollers aus 4.
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Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers 100 mit einem Rahmen 102, einem am Rahmen 102 befestigten Gurtstraffer 104, einer Antriebswelle 106 und einer Gurtspule 108, auf der ein Ende des Gurtbands des Sicherheitsgurts (nicht dargestellt) aufgewickelt ist. Ferner umfasst der Gurtaufroller 100 eine Kraftbegrenzungseinrichtung 110 in Form einer Rutschkupplung sowie ein Antriebselement 112 in Form einer Turbine, die mittels eines Befestigungselements 114 an der Antriebswelle 106 befestigt ist. Der Gurtaufroller 100 hat zudem einen Sperrmechanismus 116 sowie ein Gehäuse 118, das aus mehreren Gehäuseschalen 120 gebildet ist (siehe 3).
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Der Rahmen 102 besteht aus einem gebogenen Blechteil 122 mit U-Profil, das an seinem offenen Ende durch einen Verschlusselement 124 aus Blech verschlossen ist.
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Der Gurtstraffer 104 umfasst einen Antrieb 126, beispielsweise eine pyrotechnische Treibladung mit Stahlkugeln, der im Rückhaltefall die Antriebswelle 106 über das Antriebselement 112 antreibt, sowie eine Rohrleitung 128, deren dem Antrieb 126 abgewandtes Ende 130 eine Öffnung 132 aufweist und in Richtung Antriebselement 112 ausgerichtet ist.
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Die Kraftbegrenzungseinrichtung 110 ist u. a. durch ein Federelement 134 und ein Reibelement 136 gebildet, die jeweils eine Stirnfläche 138, 139 aufweisen, über die sie in axialer Richtung A reibschlüssig aneinander anliegen. Das Federelement 134 ist eine Tellerfeder mit einer Innenverzahnung 140 und das Reibelement 136 ist eine ringförmige Scheibe.
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Die Gurtspule 108 ist im Rahmen 102 um eine Rotationsachse R drehbar gelagert und weist ein erstes axiales Ende 142 mit einer Verzahnung 144 sowie ein entgegengesetzt angeordnetes zweites axiales Ende 146 auf (siehe 2). Am ersten axialen Ende 142 ist das Federelement 134 mit seiner Innenverzahnung 140 über die Verzahnung 144 drehfest mit der Gurtspule 108 verbunden. Am zweiten axialen Ende 146 ist der Sperrmechanismus 116 angeordnet.
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Die Antriebswelle 106 erstreckt sich in axialer Richtung A durch die Gurtspule 108 und ist um die Rotationsachse R drehbar in der Gurtspule 108 gelagert, d.h. die Antriebswelle 106 ist koaxial zur Gurtspule 108 angeordnet. Die Antriebswelle 106 hat ein erstes Ende 148 mit einer Außenverzahnung 150 und ein entgegengesetzt angeordnetes zweites Ende 152, das mit dem Sperrmechanismus 116 gekoppelt ist. Über die Außenverzahnung 150 ist das Antriebselement 112 drehfest mit der Antriebswelle 106 verbunden.
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Am Antriebselement 112 ist das Reibelement 136 auf der der Gurtspule 108 zugewandten Seite drehfest befestigt und bildet mit dem gegenüberliegenden Federelement 134 die Kraftbegrenzungseinrichtung 110. Dabei bewirkt die in axialer Richtung A wirkende Federkraft des Federelements 134, dass die Stirnflächen 138, 139 des Federelements 134 und des Reibelements 136 in axialer Richtung A aufeinander gepresst werden, wodurch ein Drehmoment bis zur Größe eines vorbestimmten Grenzdrehmoments von der Antriebswelle 106 auf die Gurtspule 108 übertragbar ist. Bei Drehmomenten, die größer als das Grenzdrehmoment sind, reicht die Reibung zwischen den Stirnflächen 138, 139 nicht aus, um das Drehmoment zu übertragen, und die Stirnflächen 138, 139 verdrehen sich zueinander, das bedeutet, die Rutschkupplung öffnet.
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Das Grenzdrehmoment der Kraftbegrenzungseinrichtung 110 ist über die Reibwerte und Größe der Stirnflächen 138, 139 sowie den axialen Anpressdruck, insbesondere über die Federkraft des Federelements 134, einstellbar.
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Der Sperrmechanismus 116 umfasst eine Sperrklinke 154, die im Rückhaltefall in eine Sperrverzahnung 156 eingreift und die Antriebswelle 106 in Abrollrichtung sperrt. Auf diese Weise ist im Rückhaltefall eine Rotation der Antriebswelle 106 in Abrollrichtung der Gurtspule 108 blockiert.
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Indem die Gurtspule 108 drehbar im Rahmen 102 gelagert und nur über die Kraftbegrenzungseinrichtung 110 mit der Antriebswelle 106 drehmomentübertragend gekoppelt ist, ist im Kraftflussweg zwischen der Gurtspule 108 und dem Sperrmechanismus 116 die Kraftbegrenzungseinrichtung 110 angeordnet, die kraftbegrenzend wirkt.
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Im Normalfall, d.h. wenn weder der Sperrmechanismus 116 noch der Gurtstraffer 104 auslöst, drehen sich beim Ein- und Auszug des Sicherheitsgurts die über die Kraftbegrenzungseinrichtung 110 gekoppelte Gurtspule 108 und Antriebswelle 106 synchron im Rahmen 102.
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Im Rückhaltefall löst der Gurtstraffer 104 aus und versetzt mittels seines Antriebs 126 das Antriebselement 112 mit der Antriebswelle 106 in Rotation. Über die Kraftbegrenzungseinrichtung 110 wird die Drehung von der Antriebswelle 106 auf die Gurtspule 108 übertragen, wodurch das Gurtband des Sicherheitsgurts auf der Gurtspule 108 aufgerollt und der Sicherheitsgurt gestrafft wird. Ferner löst im Rückhaltefall der Sperrmechanismus 116 aus und blockiert die Antriebswelle 106 in Abrollrichtung. Da die Gurtspule 108 über die Kraftbegrenzungseinrichtung 110 mit der Antriebswelle 106 gekoppelt ist, ist bei blockierter Antriebswelle 106 ein Ausziehen des Gurtbands nur dann möglich, wenn die Ausziehkraft so groß ist, dass das an der Gurtspule 108 wirkende Drehmoment größer ist als das Grenzdrehmoment der Kraftbegrenzungseinrichtung 110. In diesem Fall öffnet die Rutschkupplung, indem sich die Stirnflächen 138, 139 des Federelements 134 und des Reibelements 136 relativ zueinander bewegen, und erlaubt auf diese Weise ein Abrollen von Gurtband von der Gurtspule 108. Somit wird die Kraft, die durch den Sicherheitsgurt auf einen Fahrzeuginsassen wirkt, beschränkt und die Belastung des Fahrzeuginsassen kann begrenzt werden.
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Die Kraftbegrenzung steht auch in einem Fall zur Verfügung, in dem der Gurtstraffer 104 nicht auslöst, beispielsweise weil der Aufprall des Fahrzeugs nicht heftig genug war, unter der Voraussetzung, dass der Sperrmechanismus 116 auslöst und die Antriebswelle 106 blockiert.
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In 4 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gurtaufrollers 200 gezeigt. Dieser ist im Wesentlichen analog zur ersten Ausführungsform aufgebaut, weist anstelle der einen Kraftbegrenzungseinrichtung 110 in Form einer Rutschkupplung jedoch zwei Kraftbegrenzungseinrichtungen 210 mit Deformationselementen 260 auf. Für gleiche Bauteile mit gleichen Funktionen sind entsprechende Bezugszeichen vergeben.
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Die Kraftbegrenzungseinrichtungen 210 sind an entgegengesetzten axialen Enden 242, 246 der Gurtspule 208 vorgesehen, sodass jeweils eine Kraftbegrenzungseinrichtung 210 zwischen dem Antriebselement 212 und der Gurtspule 208 sowie zwischen dem Sperrmechanismus 216 und der Gurtspule 208 angeordnet ist.
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Jede Kraftbegrenzungseinrichtung 210 umfasst drei Wellenscheiben 261, 262, 263, nämlich eine innere Wellenscheibe 261, eine mittlere Wellenscheibe 262 und eine äußere Wellenscheibe 263, die das entsprechende Deformationselement 260 bilden, sowie zwei Lagerringe 264, 265, die zur Lagerung der Wellenscheiben 261, 262, 263 vorgesehen sind (siehe 5).
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Die Wellenscheiben 261, 262, 263 sind ringförmige Scheiben, deren Stirnflächen 238 gleichmäßige wellenförmige Unebenheiten 266, in Form von Wellenbergen und Wellentälern, in ihrem radialen Randbereich 268 aufweisen. Die wellenförmigen Unebenheiten 266 sind bei allen Wellenscheiben 261, 262, 263 derart gestaltet, dass koaxial zueinander ausgerichtete Wellenscheiben 261, 262, 263 formschlüssig aneinander anliegenden können, insbesondere wobei die Wellenberge einer Wellenscheibe 261, 262, 263 in die Wellentäler einer angrenzenden Wellenscheibe 261, 262, 263 eingreifen und umgekehrt.
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Die Wellenscheiben 261, 262, 263 sind koaxial zur Rotationsachse R ausgerichtet, wobei jeweils die mittlere Wellenscheibe 262 zwischen der entsprechenden inneren und äußeren Wellenscheibe 261, 263 angeordnet ist.
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Die inneren Wellenscheiben 261 sind mit den entsprechenden äußeren Wellenscheiben 263 drehfest verbunden. Hierzu weisen die äußeren Wellenscheiben 263 axiale Fortsätze 270 (siehe 5) an ihrem jeweiligen Außenumfang auf, die in entsprechende Ausnehmungen 272 an der jeweiligen inneren Wellenscheibe 261 eingreifen und die beiden Wellenscheiben 261, 263 drehfest über einen Formschluss miteinander verbinden. Alternativ können die Wellenscheiben 261, 263 auch auf andere Weise drehfest miteinander verbunden sein, beispielsweise stoffschlüssig.
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Die Wellenscheiben 261, 262, 263 sind in einem festen axialen Abstand zueinander angeordnet.
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Zwischen den Wellenscheiben 261, 262, 263 können Lagerscheiben 274 angeordnet sein, die zur Lagerung und/oder als Abstandshalter vorgesehen sind. Zusätzlich oder alternativ können die Lagerscheiben 274 auch einstückig mit den entsprechenden Wellenscheiben 261, 262, 263 ausgebildet sein.
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Die jeweils innere Wellenscheibe 261 ist drehfest mit der Gurtspule 208 verbunden. In der in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsform sind die inneren Wellenscheiben 261 einstückig mit der Gurtspule 208 ausgebildet. Alternativ können die inneren Wellenscheiben 261 auch auf andere Weise drehfest verbunden sein, beispielsweise mittels einer Verzahnung wie dies in der ersten Ausführungsform (siehe 1) vorgesehen ist.
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Die jeweils mittlere Wellenscheibe 262 ist drehfest mit der Antriebswelle 206 verbunden. Die Verbindung kann formschlüssig, insbesondere über eine Verzahnung, und/oder stoffschlüssig vorgesehen sein.
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Die Antriebswelle 206 ist in der Gurtspule 208 und die Gurtspule 208 ist im Gurtaufroller 200 drehbar gelagert, wobei die Antriebswelle 206 über die Kraftbegrenzungseinrichtungen 210 drehmomentübertragend mit der Gurtspule 208 gekoppelt ist. Im Kraftflussweg zwischen der Gurtspule 208 und dem Sperrmechanismus 216 sind somit beide Kraftbegrenzungseinrichtungen 210 angeordnet.
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Indem die Wellenscheiben 261, 262, 263 formschlüssig und in einem festen axialen Abstand aneinander anliegen, sind diese drehmomentübertragend miteinander verbunden. Überschreitet das Drehmoment zwischen der Antriebswelle 206 und der Gurtspule 208 ein vorgegebenes Grenzdrehmoment, verformen sich die Wellenscheiben 261, 262, 263, insbesondere plastisch, wodurch eine Relativbewegung der Wellenscheiben 261, 262, 263, insbesondere in Rotationsrichtung, resultiert. Auf diese Weise entkoppelt das durch die Wellenscheiben 261, 262, 263 gebildete Deformationselement 260 die Antriebswelle 206 von der Gurtspule 208, wenn das relative Drehmoment zwischen der Antriebswelle 206 und der Gurtspule 208 größer als das Grenzdrehmoment ist.
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Das Grenzdrehmoment der Kraftbegrenzungseinrichtungen 210 ist über die Gestaltung der Stirnflächen 238, das Material der Wellenscheiben 261, 262, 263 sowie deren axialen Abstand zueinander einstellbar.
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Alternativ oder zusätzlich zu den Wellenscheiben 261, 262, 263 können in den Kraftbegrenzungseinrichtungen 210 auch andere geeignete Deformationselemente 260 vorgesehen sein. Insbesondere können solche Deformationselemente 260 auch elastische Eigenschaften aufweisen.
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Die Deformationselemente 260 bestehen aus Blech. Alternativ können die Deformationselemente 260 auch aus mehreren Materialien bestehen, beispielsweise Werkstoffe mit einer Beschichtung, oder es werden unterschiedliche Deformationselemente 260, insbesondere aus verschiedenen Materialien, eingesetzt. Zum Beispiel können die Wellenscheiben 261, 263, die drehfest mit der Gurtspule 208 verbunden sind, aus einem hochfesten Material bestehen, während die mit der Antriebswelle 206 drehfest verbundene Wellenscheibe 262 aus einem weniger festen Material besteht. Kommt es nun zur Kraftbegrenzung im Rückhaltefall, würde sich ausschließlich die Wellenscheibe 262 aus dem weniger festen Material verformen, sodass lediglich diese Wellenscheibe 262 ausgetauscht werden muss, um die Kraftbegrenzungseinrichtung 210 wieder einsatzbereit zu machen.
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Der Gurtaufroller 200 funktioniert im Wesentlichen analog zur ersten Ausführungsform, wobei die Kraftbegrenzung in der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Gurtaufrollers 200 im Rückhaltefall über zwei Kraftbegrenzungseinrichtungen 210 mit Deformationselementen 260 bereitgestellt wird. Das bedeutet, dass der Gurtstraffer 204 im Rückhaltefall auslöst und die Antriebswelle 206 in Rotation versetzt. Über die beiden Kraftbegrenzungseinrichtungen 210 wird die Drehung von der Antriebswelle 206 auf die Gurtspule 208 übertragen, wodurch das Gurtband 276 des Sicherheitsgurts auf der Gurtspule 208 aufgerollt und der Sicherheitsgurt gestrafft wird. Im Rückhaltefall blockiert ferner der Sperrmechanismus 216 die Antriebswelle 206 in Abrollrichtung. Indem die Gurtspule 208 über die beiden an den axial entgegengesetzten Enden 242, 246 angrenzenden Kraftbegrenzungseinrichtungen 210 mit der Antriebswelle 206 gekoppelt ist, kann bei blockierter Antriebswelle 206 das Gurtband 276 nur dann ausgezogen werden, wenn die Ausziehkraft so groß ist, dass das Grenzdrehmoment der beiden Kraftbegrenzungseinrichtungen 110 überschritten wird. In diesem Fall verformen sich die Wellenscheiben 261, 262, 263 und bewegen sich relativ zueinander, wodurch Gurtband 276 von der Gurtspule 108 abgerollt werden kann. Somit wird die Kraft, die durch den Sicherheitsgurt auf einen Fahrzeuginsassen wirkt, beschränkt und die Belastung des Fahrzeuginsassen kann begrenzt werden.
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Neben den in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsformen mit einer Kraftbegrenzungseinrichtung 110 in Form einer Rutschkupplung bzw. mit zwei Kraftbegrenzungseinrichtungen 210 mit Deformationselementen 260 sind auch Ausführungsformen des Gurtaufrollers 100, 200 möglich, die eine oder mehrere Kraftbegrenzungseinrichtungen 110, 210 in Form einer Rutschkupplung und/oder mit Deformationselementen 260 aufweisen.
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Der erfindungsgemäße Gurtaufroller 100, 200 hat den Vorteil, dass die Antriebswelle 106, 206 über die aneinander anliegenden Stirnflächen 138, 139, 238 permanent in drehmomentübertragender Verbindung mit der Gurtspule 108, 208 steht, sodass Drehmomente bis zum Grenzdrehmoment ohne Verzögerung übertragen werden. Hierdurch kommt es zu keinen Verzögerungen bei der Kraftbegrenzung, wodurch Kraftüberhöhungen sowie Kraftabfälle vermieden werden und der Gurtaufroller 100, 200 einen besonders gleichmäßigen Kraftverlauf im Rückhaltefall aufweist, der eine schonende Verzögerung des Fahrzeuginsassen bewirkt. Ferner wird durch die Anordnung des Gurtstraffers 104, 204 und des Sperrmechanismus 116, 216 an entgegengesetzten axialen Enden 148, 152, 248, 252 der Antriebswelle 106, 206 die im Rückhaltefall wirkenden Kräfte besser über den Gurtaufroller 100, 200 verteilt, wodurch dieser eine höhere Stabilität aufweist sowie eine hohe Funktionssicherheit und Funktionsgüte gewährleistet.
